标本模拟微创颈椎管成形后椎管容积变化及临床意义

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.26.014

摘要/Abstract

摘要：

背景：单开门和双开门颈椎管扩大成形是目前治疗多节段脊髓型颈椎病的主要方法，但它们均存在棘突韧带复合体等结构破坏大甚至完全切除、可能影响疗效的问题。
目的：观察微创颈椎管成形后椎管容积的扩大情况，分析减压效果及临床疗效。
方法：①12个C5椎骨干燥标本模拟微创颈椎管成形，后移1，2，3 mm组双侧椎板“长条状”开槽、棘突及椎板均匀后移1，2，3 mm，以退让前为对照组。采用螺旋CT薄层扫描，并利用CT工作站的测量工具分别测量各组骨性椎管容积。②2010年9月至2011年9月，36例脊髓型颈椎病患者在郑州大学第一附属医院骨科行微创颈椎管成形治疗。按照日本矫形外科学会JOA评分法，自身对照评价治疗前后脊髓神经功能恢复情况。
结果与结论：①对照组骨性椎管容积平均为(1 592±331) mm3，后移1，2，3 mm组的骨性椎管容积分别平均为(1 727±357) mm3、(1 861±386) mm3、(2 001±416) mm3；后移1，2，3 mm组的椎管容积改善率分别为(8.53±1.05)%、(16.93±1.78)%、(25.75±2.97)%，各组之间比较差异均有显著性意义(P < 0.05)。②36例患者治疗前JOA评分为7.97±1.73，末次随访时JOA评分为13.14±1.74，差异有显著性意义(P < 0.05)，JOA评分平均改善率为(58.55±13.71)%，疗效评估优良率为83.3%(优9例，良21例，一般6例)。结果提示，标本模拟可较好反映微创颈椎管成形后的椎管容积变化，为其临床实现有效减压提供可靠的指导依据。

关键词: 骨关节植入物, 脊柱损伤基础实验, 微创, 颈椎, C5, 椎管成形术, CT, 椎管容积, JOA评分

Abstract:

BACKGROUND: Single-door and double-door of cervical laminopalsry are now the main methods for the treatment of multiple segments cervical spondylotic myelopathy, but they all have the same question that with the spinous process ligament complex damaged, even completely resected and affect the curative effect
OBJECTIVE: To observe the canal volume expansion and to analyze the effect of decompression and curative effect after cervical minimally invasive laminoplasty.
METHODS: Twelve dry specimens of the fifth cervical vertebra were selected to simulate cervical minimally invasive lamionplasty. In the concession 1, 2 and 3 mm groups, the bilateral vertebral plate long strip slotted, spinous and vertebral plate retruded by 1 mm, 2 mm and 3 mm respectively, and the specimens before concession were regarded as the control group. The specimens were thin-slice scanned with spiral CT, the volume of bony cervical canal was measured with the tools in CT workstation respectively. Forty-six cervical spondylotic myelopathy patients received cervical minimally invasive laminoplasty from September 2010 to September 2011 in the Department of Orthopedics, the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University. According to Japanese Orthopaedic Association scoring system, neurologic function was evaluated before and after surgery through self-control.
RESULTS AND CONCLUSION: The average cervical bony spinal canal volume of the control group was (1 592±331) mm3, the average cervical bony spinal canal volumes of concession 1 mm, 2 mm and 3 mm groups were (1 727±357) mm3, (1 861±386) mm3 and (2 001±416) mm3 respectively; the improvement rates of canal capacity of concession 1 mm, 2 mm and 3 mm groups were (8.53±1.05)%, (16.93±1.78)% and (25.75±2.97)% respectively, and there was significant difference between groups (P < 0.05). The Japanese Orthopaedic Association score of the 36 patients was (7.97±1.73) points before treatment, and (13.14±1.74) in the final follow-up, there was significant difference (P < 0.05); the Japanese Orthopaedic Association score improvement rate was (58.55±13.71)%, the excellent and good rate was 83.3% (9 excellent, 21 good and 6 fair). Specimen simulation can better reflect the spinal canal volume after cervical minimally invasive lamionplasty, and provide a reliable basis for guiding effective decompression.

Key words: bone and joint implants, basic experiment of spinal cord injury, minimal invasion, cervical, fifth cervical vertebra, laminoplasty, computed tomography, spinal canal volume, Japanese Orthopaedic Association score

中图分类号:

R318

张春霖，曾昭峰，唐恒涛，严旭，王闯建. 标本模拟微创颈椎管成形后椎管容积变化及临床意义[J]. 中国组织工程研究, doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2013.26.014.

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invasive lamionplasty with specimen simulation[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2013.26.014.

图/表（结果） 3

2.1 椎管容积、椎管容积改变率与退让距离的关系(基础实验) 对照组与退让1，2，3 mm组C5椎管平均容积为 (1 592±331) mm3，(1 727±357) mm3，(1 861±386) mm3，(2 001±416) mm3，见表1；退让1，2，3 mm椎管容积改善率平均分别为(8.53±1.05)%，(16.93±1.78)%， (25.75±2.97)%，见表2。

由表1，2可见，椎管容积的扩大程度随棘突椎板后退距离增大而增加；退让2 mm组与退让1 mm组比较，差异有显著性意义(P < 0.05)，退让3 mm组与退让2 mm组比较，差异有显著性意义(P < 0.05)，退让3 mm组与退让1 mm组相比，差异有显著性意义(P < 0.05)。
2.2 临床观察结果
2.2.1 参与者数量分析 36例患者均进入结果分析，无一例死亡。

2.2.2 手术时间、出血量 36例患者手术时间平均为75 min(50-105 min)，出血量平均为380 mL(300- 450 mL)。

2.2.3 JOA评分随访3个月-1年，平均8个月，治疗前JOA评分为7.97±1.73，末次随访时JOA评分为13.14±1.74，差异有显著性意义(P < 0.05)，改善率(58.55±13.71)%。

2.2.4 疗效优9例，良21例，一般6例，优良率为83.3%。

2.2.5 并发症 36例患者治疗后3-6个月完全恢复日常劳动能力，1例治疗前症状较重者(下肢不全瘫)恢复可，1例出现轻微轴性症状，未出现节段性颈神经根麻痹。未见微钛钉及钛板松动、断裂。

2.2.6 典型病例分析
典型病例1：患者男，70岁，主诉左上肢无力10个月余，双下肢无力2个月余。治疗前影像学显示C3-C6脊髓受压明显，呈“串珠样”改变，并椎管狭窄，择期在神经阻滞麻醉下行C3-C6微创颈椎管成形，影像学图片见图2，3。

典型病例2：患者女，63岁，主诉右下肢无力、行走不稳半年余。治疗前完成常规准备，MRI示C3-C6脊髓受压明显，神经阻滞麻醉下行C3-C6微创颈椎管成形，影像学图片见图4。

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引言

单开门或双开门椎管扩大成形技术自1977年Hirabayash等^[1]首先报道以来，目前已基本替代传统的后路全椎板、半椎板切除术，成为治疗多节段脊髓型颈椎病的主要方法，长期大量的临床随访证实其安全可靠^[2-4]，且获得了令人满意的近期及远期效果^[5-8]。单开门术式由于操作相对简单应用较多，手术时需完全切除棘突韧带复合体，以一侧椎板为铰链侧，另一侧为开门侧，开门侧向铰链侧掀起进行椎管扩大减压，颈椎活动过程中由于颈后肌群的挤压及韧带的牵拉，易出现“再关门”现象。为防止这一现象发生，通常开门较大，这样不仅易发生铰链折断下陷压迫神经，还易形成瘢痕组织造成医源性压迫，一些学者为此进行了改良，如跳跃式和张力带式椎板成形技术[9-10]，但操作较为繁琐，未能很好推广应用。双开门术式须经棘突中间劈开入路，不仅对棘突韧带复合体有严重损伤，向双侧掀开显露减压有时也不够充分，且易出现植骨块脱入椎管、不愈合等现象，临床应用相对较少。

由棘突、棘间韧带、棘上韧带所组成的颈后方棘突韧带复合体及在其上的肌肉是维持颈椎静态稳定的主要因素[^11]。文献报道棘突韧带复合体与各种并发症如节段性神经根麻痹、颈椎失稳、轴性症状、鹅颈畸形等的发生密切相关^[12-14]。Nolan和Sherk研究发现术中切除这些韧带结构在相应部位会形成较薄弱的区域，导致节段间不稳；Liu等^[15]采用保留棘突韧带复合体椎管扩大成形技术治疗30例脊髓型颈椎病患者，未出现颈部轴性症状及C5神经根麻痹现象，颈椎曲度明显改善。

2010年9月至2011年9月，郑州大学第一附属医院微创脊柱外科张春霖教授提出了一种新的颈后路手术方式—微创颈椎管成形技术(cervical minimally invasive lamionplasty，CMIL)，见图1，它通过双侧椎板长槽状切开、完整保留并后移棘突韧带复合体及微型钛板内固定的方式，实现颈椎管容积扩大、颈脊髓有效减压。鉴于金属内植物产生伪影干扰，给MRI或CT等计算机及3D影像技术测量带来一定困难，作者通过颈椎标本模拟该新方法骨性颈椎管容积扩大情况并结合临床评估其疗效。

材料方法

1.1 基础实验
设计：前瞻性实验。
时间及地点：椎骨标本实验于2010年9月至2011年9月在郑州大学第一附属医院骨科实验室及CT室完成。
材料：
椎骨标本：河南省许昌育林科教设备有限公司提供12个C5椎骨干标本，男女不限。随机分为对照组、退让1 mm组、退让2 mm组、退让3 mm组。
材料及工具：2 mm枪状咬骨钳、碳纤维板、骨蜡、三坐标测量仪、德国西门子双源Flash 64排螺旋CT机器、Advantage wokestation(AK)4.4测量软件。
方法：
模型制作：于C5椎骨通过椎体及棘突的中矢状面画一直线a，并固定于一碳纤维板表面(表面画一“十字”交叉线，即X、Y轴)，使直线a与Y轴重叠，且该直线上的两点(一点位于椎体上，另一为棘突上点)距碳纤维板表面高度相等，沿C5椎体椎板靠近关节突关节内侧缘用2 mm枪钳将双侧椎板“长槽状”切开。以碳纤维板的表面为基准面，在三坐标测量仪监控下将棘突和残余椎板沿矢状面(即Y轴和直线a所在面)分别整体后移1，2，3 mm并采用骨蜡固定牢固。采用自身对照，对照组为标本原始状态，即双侧椎板尚未做开槽及后移处理。
扫描及测量：采用德国西门子公司双源Flash (SOMATOM Definition Flash)64排螺旋CT机，将C5椎骨标本平放并固定于碳纤维板上，按照垂直于碳纤维板表面的方向依次扫描(扫描参数：电压120 kV，电流140-156 mA，DFOV12.0 Cm，扫描层厚0.625 mm，Pitch0.8，重建层厚0.625 mm)，扫描图像传送至GE工作站(advantage Workstation 4.4)，打开后处理工作站，将原始图像进行容积重现(Volume Rendering，VR)，选用与碳纤维板的表面平行方向对重建图像重新切割，层厚0.625 mm、层间距0.625 mm。利用GE后处理工作站上的3D Tools测量由骨性边缘围成的椎管容积，每个标本由放射科和临床医师反复测量3次，取平均值，减小测量误差。
主要观察指标：椎管容积改善率。

统计学分析：数据均采用SPSS 17.0统计学软件处理，经检验4组数据方差齐，椎管容积测量数据采用随机区组设计分析，观察指标以x(_)±s表示，P < 0.05为差异有显著性意义。

1.2 临床观察
设计：回顾性病例分析。
时间及地点：36例患者来自2010年9月至2011年9月郑州大学第一附属医院微创脊柱外科。
对象：
诊断标准：脊髓型颈椎病的诊断依据中华医学会骨科学分会制定的标准：①具有颈脊髓受损的临床表现。②影像学MRI或CT显示颈椎退行性变、颈椎管狭窄、多节段颈椎间盘突出。③临床表现及体征与影像学变化相符。④除外肌萎缩性脊髓侧索硬化症、脊髓肿瘤、脊髓损伤、继发性粘连性蛛网膜炎、多发性末梢神经炎等。
纳入标准：符合以上脊髓型颈椎病诊断标准的患者，且严重影响日常生活。
排除标准：①有精神类疾病史，不能配合手术者。②单节段颈椎间盘突出者。③严重脑血管、心脏疾病者。④合并其他严重疾病，全身情况较差不能耐受手术者。
入组病例：男20例，女16例，年龄45-76岁，平均56.5岁；治疗前常规颈椎正侧位X射线片、MRI、CT检查，MRI示受压脊髓呈“串珠样”改变，甚至伴脊髓信号改变或脊髓空洞；单纯脊髓压迫10例，合并颈椎管狭窄22例，合并后纵韧带骨化4例；所有患者均有不同程度的肢体麻木、无力、行走不稳等脊髓受压症状，部分患者出现躯干“束带感”、踩棉花感、肌肉萎缩，霍夫曼征、膝踝反射等体征阳性，1例合并双下肢不全瘫痪；病程4个月-20年，平均6.5年；手术节段：2个节段4例，3个节段8例，4个节段12例，5个节段12例。
材料：微型钛板及钛钉(北京春立正达公司生产)：有3孔、4孔、5孔，钛板宽度为5 mm，厚度为2 mm。螺钉直径2.5 mm，长度为3-8 mm。
方法：
术前处理：术前检查颈椎MRI、CT、正侧位X射线片，确定手术节段及狭窄程度。
手术操作：手术均由同一医师完成，神经阻滞麻醉或采用气管插管，坐位或俯卧位。取颈后正中切口(长10- 15 cm)，逐层切开皮肤、皮下组织、深筋膜等，沿棘突剥离双侧椎旁肌肉至关节突关节内侧，充分显露椎板后先于棘突根部向对侧椎板方向钻孔攻丝，再于棘突上缝合一粗丝线或用巾钳向上提拉，于双侧关节突关节内侧椎板行“长槽状”切开，锐性切断硬膜外齿状带、束状带等粘连带，使棘突韧带复合体中部后移约3 mm，两端后移约1 mm，此时见硬囊搏动良好。选择合适长度的微型钛板，塑形后将其一端用钛钉(6 mm)固定在棘突基底部，另一端同样用钛钉(8 mm)固定到侧块上(螺钉的植入方法类似Roy-Camille技术[16-19])，交替拧紧双侧螺钉固定棘突韧带复合体，保持其基本居中、对称。
术后处理：术后常规给予抗生素(1-3 d)、活血化瘀、预防水肿(氢化泼尼松3-5 d)、营养神经等药物治疗，术后第2天拔除引流管，术后当日即可颈托保护下下地活动，颈托佩戴3周。
随访：分别于治疗后第1，3，6，12个月随访1次，采用日本矫形外科学会JOA评分系统(17分法)评估脊髓神经功能，包括感觉、上下肢体运动、括约肌功能。
主要观察指标：根据日本矫形外科学会JOA评分，分析治疗前后脊髓功能改善情况；

根据改善率将疗效分为4个等级[21]，>75%为优，50%-74%为良，25%-49%为一般，< 25%为差。手术时间、出血量、并发症为次要观察指标。
统计学分析：同样采用SPSS 17.0统计学软件处理，治疗前后JOA评分采用配对t 检验对结果进行分析，统计指标均以x(_)±s表示，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

3.1 关于微创颈椎管成形后颈椎管容积扩大与脊髓减压尽管微创颈椎管成形对椎板进行了双侧“长槽状”切开减压，与双开门椎管扩大成形术较为“貌似”，但其具有单和双开门椎管成形均不具备的“微创”特征：①很好的保留了棘突韧带复合体，术中对此结构无破坏。②棘突韧带复合体整体后移在其自身的弹性范围内实现，未对其进行任何分离以做更大的后移。③更为符合颈椎生理要求。微型钛板及钛钉在棘突基底部和侧块上固定后，保持棘突韧带复合体基本居中、对称，与颈椎正常解剖结构无疑最为接近。因此，将其称之为“微创颈椎管成形术”。

颈椎管容积包括骨性椎管容积和纤维椎管容积，颈椎管扩大成形后椎管容积最佳扩大程度与脊髓减压效果之间的关系尚无明确结论。以往研究发现，单开门术式的基本原理是骨性椎管扩大后利用“弓弦”原理使脊髓后移避开前方致压物，通常认为开门侧向铰链侧掀开45°-60°、矢状径增加4.0-5.0 mm较为适宜。C₄、C₅水平脊髓向后漂移超过4.0-5.0 mm，易出现节段性神经根麻痹，由于C₅位于颈椎“弓弦”的顶点，退让过程中该处脊髓神经向后漂移距离最大，故以C₅神经根麻痹最常见^[22-23]，以往文献报道此并发症发生率为3%-8%^[24]，其发生机制可能与多种原因导致的神经损伤、脊髓漂移时栓系效应、根动脉血供减少致脊髓缺血、节段性脊髓损伤、脊髓再灌注损伤等有关^[25-29]。由此可见，骨性椎管的扩大对纤维性椎管的扩大有一定的影响，骨性和纤维椎管容积增加并非都是越大越好。实验选择位于颈椎“弓弦”顶点的C₅椎骨标本模拟微创颈椎管成形，将其棘突及椎板整体分别后退1，2，3 mm，与退让前(对照组)相比，发现各退让组骨性椎管容积改善率分别为(8.53±1.05)%，(16.93±1.78)%，(25.75±2.97)%，可见不同程度退让，微创颈椎管成形后骨性椎管容积均已有较大改善。文章报道36例患者治疗前JOA评分为7.97±1.73，末次随访时JOA评分为13.14±1.74，优良率为83.3%，其获取满意疗效与其有效的减压有关。

微创颈椎管成形技术具有良好的减压效果及临床疗效得益于以下几个因素：①骨性椎管扩大：试验采用减压骨槽(单侧骨槽宽2.0-3.0 mm，两侧累加宽4.0-6.0 mm)和棘突韧带复合体后移二者并存的方式，令骨性椎管容积增大达到有效的神经减压。②纤维椎管扩大更为充分：多数情况下硬膜外两侧存在齿状带、束状带等粘连带，在脊髓退让过程中对其产生牵拉限制作用，影响脊髓压迫的彻底解除。微创颈椎管成形技术可从双侧良好显露齿状韧带等并予以处理，解除脊髓压迫，因而减压更为合理充分。③骨性椎管有效控制纤维性椎管扩大：试验未对棘突韧带复合体进行任何分离，利用棘突韧带复合体自身弹性有效控制纤维椎管扩大，防止其容积过度扩大，避免治疗后C₅神经根麻痹等并发症发生。④避免医源性压迫：双侧“长条状”骨槽宽2.0-3.0 mm，均较窄，可有效防止瘢痕长入椎管形成新的压迫。

3.2 微创颈椎管成形技术具有以下优势 ①创伤小。该方法完整保留了棘突、棘间韧带、棘上韧带及肌肉附着点等颈后方重要结构，减少治疗后瘢痕组织形成，更为接近颈椎后路生理结构，真正意义上做到颈后部结构重建。②颈椎稳定性好、根据“脊柱三柱理论”学说，脊柱后柱的完整性在维持脊柱稳定性方面起支柱作用，Zdeblick等通过生物力学分析对颈椎标本在轴向载荷下屈伸和旋转状态研究，发现小关节切除50%后其抗扭转力明显下降。采取双侧关节突内侧开槽，未对双侧小关节及椎板构成破坏，且节段间有完整的颈后方韧带复合体维系，节段内采用钛钢板及棘突形成的“拱形”结构稳固支撑，保证了颈椎后柱的完整性，有利于颈椎稳定性的维持^[30-32]。③并发症少。节段性神经根麻痹是颈后路手术较为常见的并发症之一。许多学者在椎板打开后往往将棘突韧带复合体尽量后移，以达到彻底减压的目的，但忽视了在椎管扩大过程中同时伴随着脊髓神经向后漂移，不可避免的引起对脊髓神经的牵拉。试验棘突韧带复合体后移距离较为合理，椎管矢状径扩大1-3 mm，未见有节段性神经根麻痹发生可能与此有关。因此作者认为，在脊髓有效减压的前提下，应尽量减小棘突韧带复合体的后移退让。轴性症状常对患者的生活质量造成严重影响。许多学者认为保留颈椎后伸肌群的功能尤其是颈半棘肌的结构和功能的完整性有利于防止治疗后轴性症状的发生^[33-38]。文章报道患者治疗后仅有1例出现轻度轴性症状，相关文献报道轴性症状发生率45%-80%，故明显低于传统手术方式。④双侧显露减压更为充分。单开门椎管成形仅能从开门侧单侧处理齿状韧带、束状带；双开门椎管成形经由棘突正中打开，无法双侧处理齿状韧带、束状带等。微创颈椎管成形则可从双侧轻松处理齿状韧带解除脊髓压迫，显然其减压更为合理充分。⑤手术操作简便，学习曲线短，宜于推广。

3.3 颈椎管容积测量方法与传统的单一径线、径线比、截面积这些只能从一维或二维角度对颈椎管进行测量的方法相比，颈椎管容积测量能真实反映颈椎管的真实情况。目前国内外直接测量活体椎管容积的准确方法报道甚少，董福龙等^[39]利用CT动态测量人体颈椎中立位、过伸位、过屈位椎管容积变化取得了成功，但对于这种体内金属植入物的治疗方法，由于金属伪影的干扰，直接测量颈椎骨性管容积仍然相当困难。实验采用颈椎骨干标本为实验对象，利用碳纤维板及骨蜡不产生伪影的良好特性，模拟测量微创颈椎管成形前后颈椎管容积的变化，为微创颈椎管成形直接控制骨性椎管进而间接控制纤维椎管扩大提供了重要依据，是一种替代微创颈椎管成形技术活体测量的可行方法。

综上所述，标本模拟可较好反应微创颈椎管成形技术的椎管容积变化，为其临床实现有效减压提供可靠的指导依据。